Разработка системы автоматического управления подачи топлива барабанного парогенератора по теплу

Размещено на http://www.allbest.r

Министерство образования и науки Украины

Донецкий национальный технический университет

Отчет

По лабораторной работе №2

По предмету «Проектирование средств и систем управления»

Проверил

Ярошенко О.А

Донецк 2012

Объектом автоматизации является барабанный парогенератор. Нам предстоит разработка САУ подачи топлива барабанного парогенератора по теплу.

Формирование сигнала «по теплу» для барабанного парового котла

Принципиальная технологическая схема барабанного котла показана на рис. 11.1. Паровой котел в целом по каналу топливо -- расход или давление пара служит системой направленного действия. Однако выходные регулируемые величины некоторых участков служат одновременно входными по отношению к другим. Например, расход перегретого пара Dп.п, являясь выходной величиной по отношению к расходу топлива Вт, служит входным воздействием по отношению к давлению и температуре перегретого пара: давление пара в барабане pб, являясь выходной величиной по отношению к расходу топлива, служит одним из входных воздействий участка регулирования уровня воды в барабане Hб.

Паровой котел как объект управления представляет собой сложную динамическую систему с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами (рис. 11.2). Однако явно выраженная направленность участков регулирования по основным каналам регулирующих но воздействий, таким как расход питательной воды Dп.в - уровень Hб, расход воды на впрыск Dвпр - перегрев tп.п., расход топлива Bт -- давление рп.п и др. позволяет осуществлять стабилизацию регулируемых величин с помощью независимых одноконтурных систем, связанных лишь через объект управления. При этом регулирующее воздействие того или иного участка (сплошные линии на рис. 11.2) служит основным способом стабилизации регулируемой величины, а другие воздействия (пунктирные линии) считаются по отношению к этому участку внутренними или внешними возмущениями.

Управляемый процесс парообразования происходит в подъемных трубах циркуляционного контура 2, снабжающихся водой из опускных труб 3 и экранирующих камерную топку 1, в которой сжигается топливо Вт. Для поддержания процесса горения с заданным коэффициентом избытка б в топку нагнетается вентилятором ДВ воздух QB, предварительно нагретый в воздухоподогревателе 9.

Дымовые газы Qr, образовавшиеся в результате процесса горения, отсасываются из топки дымососом ДС. Они проходят через поверхности нагрева экономайзера 8, воздухонагревателя 9 и удаляются в атмосферу через дымовую трубу. Насыщенный пар из барабана 4 поступает в пароперегреватель 5, 6, где перегревается до требуемой температуры за счет радиации факела и конвективного обогрева топочными газами.

Основные регулируемые величины котла -- расход перегретого пара Dп.п, давление рп.п и температура tп.п.

При этом расход пара может изменяться в широком диапазоне, а давление и температура поддерживаются в сравнительно узких пределах допустимых отклонений, что обусловливается требованиями заданного режима работы турбины или иного потребителя теплоты.

Температура перегрева пара может поддерживаться вблизи заданного значения, например, посредством изменения расхода охлаждающей воды Dвпр на пароохладитель 7. Давление пара отклоняется от заданного значения во всех случаях небаланса между количествами потребляемого пара Dп.п и генерируемого (вырабатываемого) в экранных трубах Dб. Небаланс устраняется посредством регулирования тепловыделения в топке, главным образом изменением подачи топлива. Кроме названных, следует поддерживать в пределах допустимых отклонений следующие величины: уровень воды в барабане Нб (регулируется изменением подачи питательной воды Dп.п); разрежение в верхней части топки ST (регулируется изменением производительности дымососов, отсасывающих дымовые газы из топки); оптимальный избыток воздуха за пароперегревателем б (регулируется изменением производительности дутьевых вентиляторов, нагнетающих воздух в топку); солесодержание котловой воды в пересчете на NaCl (регулируется изменением расхода воды Dnp, выпускаемой из барабана в сепаратор непрерывной продувки).

Система автоматического регулирования барабанного парового котла в целом состоит из отдельных замкнутых систем: 1) давления перегретого пара рп.п и тепловой нагрузки Dq ;2) избытка воздуха в топке, определяемого содержанием О2 за пароперегревателем,-- экономичности процесса горения; 3) разрежения в верхней части топки SТ; 4) температуры перегрева пара; 5) питания котловой водой; 6) качества котловой воды.

тепло парогенератор парообразование

Рис. 11.1. Принципиальная технологическая схема барабанного парового котла

Рис. 11.2. Схема взаимосвязей между выходными и входными величинами в барабанном котле

Регулирование давления перегретого пара и тепловой нагрузки

Парогенератор как объект регулирования давления н тепловой нагрузки может быть представлен в виде последовательного соединения более простых участков, разграниченных конструктивно топочной камеры; испарительной или парообразующей части, состоящей из поверхностей нагрева, расположенных в топочной камере; барабана и пароперегревателя.

Рассмотрим динамику испарительного участка, в котором вода нагревается до температуры кипения и происходит процесс парообразования. Изменение тепловыделения Qт приводит к изменению паропроизводительности и давления пара в барабане Pб (рис. 2-4). см. Если прирост расхода топлива и тепловыделения идет целиком на нагрев пароводяной смеси и металла парообразующей части, то скорость изменения давления Pб будет прямо пропорциональна теплу, затраченному на нагрев пароводяной смеси, или разности между воспринятым и ушедшим с паром количествами тепла:

(12-1)

где А -- размерный коэффициент, характеризующий тепловую аккумулирующую способность пароводяной смеси и металла испарительной части; iн -- энтальпия насыщенного пара на выходе из барабана; iп.в -- энтальпия питательной воды.Разделив правую и левую части уравнения (12-1) на (iн -- iп.в получим его вторую форму записи, более удобную длй сопоставления экспериментальных и расчетных данных:

где Сп -- постоянная, характеризующая массовую аккумулирующую способность пароводяной смеси и металла испарительной части парогенератора, кг/(кгс/см2); Dq--Q'/ iн --іпв, кг/с -- его тепловая нагрузка, характеризующая тепловосприятие испарительных поверхностей в единицу времени, выраженная в единицах расхода пара.

Величины Сп и Dq могут быть определены экспериментально. Численное значение Сп может определяться, например, по экспериментальной кривой переходного процесса по давлению Pб при нанесении возмущения расходом пара дельта Dб (перемещением регулирующих клапанов турбины):

Значение дельта Dб определяется как разность паровых нагрузок парогенератора до и после нанесения возмущения по показаниям прибора, измеряющего расход перегретого пара.

Что касается тепловой нагрузки Dq, то в динамическом отношении представляет интерес не ее численное значение в определенный момент времени, а ее изменение или приращение дельта Dq после нанесения внутреннего или внешнего возмущающего воздействия. Непрерывный способ косвенного измерения прироста Dq или его отклонения от заданного значения дельта Dq основан на использовании зависимости (12-3), из которой следует, что:

Рис. 12.3 Формирование сигнала по теплу.

Принципиальная схема измерения дельта Dб „ называемого в дальнейшем сигналом по теплу, приводится на рис. 12-3

Требования пользователя

Помимо авторегулирования давления пара предусмотреть ручной вариант управления.

Прекращение работы барабанного парогенератора в случае аварийной ситуации возникшей в автоматическом режиме

Изменение параметров работы данной СУ в автоматическом режиме.

Демонстрация в графическом интерфейсе результатов работы САУ за определенное время.

Возможность сохранения параметров работы системы в случае непредвиденного отключения.

Выводить сообщение об ошибке на графическом интерфейсе и произвести отключение всей системы, если с какого-либо датчика в течении 30 секунд не поступают сигналы.

1. Размещено на www.allbest.ru